WO2020196685A1 - 副室式内燃機関 - Google Patents

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WO2020196685A1
WO2020196685A1 PCT/JP2020/013492 JP2020013492W WO2020196685A1 WO 2020196685 A1 WO2020196685 A1 WO 2020196685A1 JP 2020013492 W JP2020013492 W JP 2020013492W WO 2020196685 A1 WO2020196685 A1 WO 2020196685A1
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WO
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chamber
sub
main chamber
passage
region
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/013492
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
欣也 井上
田中　大
貴之 城田
一成 野中
晃弘 津田
遼太 朝倉
捷 飯塚
佳博 菅田
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 三菱自動車工業株式会社 filed Critical 三菱自動車工業株式会社
Priority to JP2021509556A priority Critical patent/JP7156505B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/18—Transfer passages between chamber and cylinder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • This disclosure relates to a sub-chamber internal combustion engine.
  • a sub-chamber type internal combustion engine having a main chamber and a sub-chamber connected to the main chamber via a connecting passage
  • a connecting passage has been proposed (see, for example, Japanese Patent No. 4561522).
  • an air-fuel mixture is formed from the fuel injected into the main chamber.
  • the formed air-fuel mixture is supplied to the sub-chamber through a communication passage during compression, and is ignited by a spark plug in the sub-chamber to form a flame.
  • the flame formed in the sub-chamber is jetted into the main chamber through the continuous passage and ignites the air-fuel mixture in the main chamber. Injecting the flame formed in the sub chamber into the main chamber in this way increases the combustion speed of the main chamber.
  • the improvement in combustion speed enables operation at a leaner air-fuel ratio and improves fuel efficiency.
  • the first injection port has a central axis that points to the inner wall surface of the cylinder without colliding with the piston crown surface of the piston located near the compression top dead center. .. Further, the second injection port has a central axis that points to the outer peripheral portion of the bottom surface of the cavity of the piston crown surface of the piston located near the compression top dead center.
  • uneven distribution of air-fuel mixture in the main chamber may cause inhomogeneous combustion.
  • the injection ports arranged in the circumferential direction have the same shape.
  • the injected fuel is less likely to diffuse in a region close to the fuel injection valve, so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture existing in that region tends to be low. That is, a lean air-fuel mixture having an air-fuel ratio lower than the theoretical air-fuel ratio tends to be unevenly distributed in the space on the fuel injection valve side in the main chamber. Therefore, heterogeneous combustion is likely to occur in that space.
  • the embodiment of the present disclosure relates to a sub-chamber internal combustion engine that uniformly burns the air-fuel mixture in the main chamber even if the air-fuel mixture is unevenly distributed in the main chamber.
  • the sub-chamber internal combustion engine includes a main chamber, a sub-chamber, a fuel injection valve, a first passage, and a second passage.
  • the main chamber is defined by a cylinder head, a cylinder, and a piston.
  • the sub-chamber projects from the cylinder head toward the main chamber and is separated from the main chamber by a partition wall.
  • the fuel injection valve injects fuel into the main chamber.
  • the first passage and the second passage communicate the main room and the sub room.
  • the partition wall has a first region facing the fuel injection valve and a second region opposite to the first region, the first passage is provided in the first region, and the second passage is the second region. It is provided in.
  • the minimum cross section of the first passage is larger than the minimum cross section of the second passage.
  • the minimum cross section of the first passage provided in the first region facing the fuel injection valve may be larger than the minimum cross section of the second passage provided in the second region opposite to the first region.
  • the amount of flame injected by the first passage is increased more than the amount of flame injected by the second passage. That is, the amount of flame injected into the space on the fuel injection valve side is larger than the amount of flame injected into the other space. Therefore, the air-fuel mixture in the space on the fuel injection valve side of the main chamber is likely to ignite. As a result, even when the air-fuel mixture having a lean air-fuel ratio is unevenly distributed in the space on the fuel injection valve side of the main chamber, the air-fuel mixture in the main chamber burns uniformly.
  • the sub-chamber internal combustion engine may further include a crankshaft that is rotated by a piston.
  • the first region is the first. It may be provided on the fuel injection valve side of the boundary line.
  • the amount of flame injected into the space between the sub chamber and the fuel injection valve is larger than the amount of flame injected into other spaces. Therefore, even if the air-fuel mixture in the space between the sub chamber and the fuel injection valve is lean, the air-fuel mixture is likely to ignite.
  • the first region is the second. It may be provided on the fuel injection valve side of the boundary line.
  • the amount of flame injected into the space between the center of the main chamber and the fuel injection valve is larger than the amount of flame injected into other spaces. Therefore, the air-fuel mixture in the main room is likely to ignite from the center of the main room. When the air-fuel mixture ignites from the center of the main chamber, the air-fuel mixture in the main chamber burns more uniformly.
  • the first region may be adjacent to a space that is an injection range of a part of the fuel spray injected from the fuel injection valve that directly hits the partition wall.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture tends to be lean in the space that is the injection range of some fuel sprays that directly hit the partition wall.
  • the amount of flame injected into the space which is the injection range of a part of the fuel spray directly hitting the partition wall among the fuel sprays injected from the fuel injection valve is the amount of flames injected into other spaces. More than.
  • the center of the sub chamber may be provided offset from the center of the main chamber toward the inner wall surface of the cylinder.
  • the sub-chamber is provided at the optimum position according to the shape of the main room.
  • the vertical sectional view which shows the schematic structure of the auxiliary chamber type internal combustion engine by 1st Embodiment of this disclosure.
  • a cross-sectional view showing a passage forming portion of the sub-chamber internal combustion engine of FIG. The schematic diagram which shows the intake stroke and compression stroke of the auxiliary chamber type internal combustion engine of FIG.
  • the schematic diagram which shows the intake stroke and compression stroke of the auxiliary chamber type internal combustion engine of FIG. The schematic diagram which shows the intake stroke and compression stroke of the auxiliary chamber type internal combustion engine of FIG.
  • the schematic top view which shows the state of the flame after ignition of the auxiliary chamber type internal combustion engine of FIG.
  • the cylinder axial direction Q indicates the sliding direction of the piston along the cylinder.
  • the cylinder head side is referred to as “up” and the piston side is referred to as “down”.
  • the left-right direction R indicates a direction orthogonal to the cylinder axial direction Q and where the intake port and the exhaust port are arranged.
  • the sub-chamber type internal combustion engine 1 includes a main chamber 4, a sub-chamber 6, a plurality of first passages 8 communicating the main chamber 4 and the sub-chamber 6, and the main chamber 4 and the sub-chamber. It is provided with a plurality of second passages 9 communicating with 6, an ignition plug 10, a fuel injection valve 12 provided in the main chamber 4, and a crankshaft 15.
  • the sub-chamber internal combustion engine 1 is an in-line internal combustion engine in which a plurality of cylinders N having a main chamber 4 and a sub chamber 6 are arranged in series.
  • the main chamber 4, the sub chamber 6, the plurality of first passages 8, the plurality of second passages 9, the spark plug 10, and the fuel injection valve 12 are provided in each cylinder N.
  • the arrangement of the cylinders N is not limited to this, and may be a V type or a horizontally opposed type.
  • the main chamber 4 is a space defined by the cylinder 101a of the cylinder block 101, the cylinder head 102, and the piston 103.
  • the main chamber 4 has a pent roof shape, and two slopes extending toward the intake port 105 side and the exhaust port 109 side of the cylinder head 102 are centered by the inner wall surface 101c of the cylinder 101a. It has a cylindrical end of X1.
  • the main chamber 4 is connected to the intake port 105 via two intake valves 104a and an intake valve 104b driven by an intake cam (not shown).
  • the intake port 105 is connected to an intake passage, a throttle valve, and an air cleaner (not shown).
  • the main chamber 4 has an exhaust port 110, an exhaust passage (not shown), and an exhaust purification catalyst (not shown) via two exhaust valves 109a and 109b driven by an exhaust cam (not shown). (Not shown) is connected.
  • the crankshaft 15 extends in the arrangement direction of the cylinder N.
  • the sub-chamber internal combustion engine 1 is an in-line internal combustion engine in which cylinders N are arranged in series. That is, the axial direction P of the crankshaft 15 is orthogonal to the cylinder axial direction Q and indicates the direction in which the cylinder N is arranged, and in the case of a longitudinal engine, it coincides with the front-rear direction of the vehicle.
  • the direction in which the crankshaft 15 extends is the axial direction P of the crankshaft 15.
  • the crankshaft 15 is rotated by the piston 103 receiving the fuel pressure of the main chamber 4 sliding along the cylinder 101a in the cylinder axial direction Q, and converts the reciprocating motion of the piston 103 into a rotary motion.
  • the sub chamber 6 is provided at the top of the main chamber 4 having a pent roof shape, and is adjacent to the main chamber 4.
  • the sub chamber 6 is a space defined by a partition wall 61.
  • the sub chamber 6 projects from the cylinder head 102 toward the main chamber 4 and is separated from the main chamber 4 via a partition wall 61.
  • the sub chamber 6 is offset from the intersection (ridge line) of the two slopes of the pent roof-shaped main chamber 4 toward the exhaust port 110 side.
  • the sub chamber 6 may be offset toward the intake port 105 side, or may be offset toward either one of the axial directions P of the crankshaft 15.
  • the sub chamber 6 is provided according to the shape of the main chamber 4.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a cross section perpendicular to the cylinder axial direction Q of the piston 103 of the main chamber 4 in the forming portion of the first passage 8 and the second passage 9 as viewed from the piston 103 side.
  • the partition wall 61 has a circular cross section centered on the center X2 and has a hemispherical bottom portion 61a.
  • the volume of the sub chamber 6 is smaller than the volume of the main chamber 4, and the flame of the air-fuel mixture ignited by the spark plug 10 quickly propagates into the sub chamber 6.
  • the partition wall 61 has a plurality of first communication passages 8 at the bottom 61a.
  • the first connecting passage 8 communicates the main chamber 4 and the sub chamber 6 and guides the air-fuel mixture of the main chamber 4 to the sub chamber 6.
  • the first communication passage 8 has a first injection port 8a for injecting a flame burned in the sub chamber 6 on the outer peripheral surface 61b of the partition wall 61.
  • the first passage 8 has a first introduction port 8b for introducing the air-fuel mixture into the sub chamber 6 on the surface of the inner circumference 61c of the partition wall 61.
  • each of the first passages 8 has a cylindrical shape, and the inner diameter D1 of the first passage 8 is constant.
  • the inner diameter of the first communication passage 8 may be expanded toward the outer circumference 61b of the partition wall 61.
  • the inner diameter D1 indicates the narrowest inner diameter of the first passage 8.
  • the first continuous passage 8 is provided in the first region 40 surrounded by the alternate long and short dash line in FIG.
  • the first region 40 is a region of the partition wall 61 facing the fuel injection valve 12. More specifically, in the cross-sectional view shown in FIG. 2, when the partition wall 61 is divided into two by the first boundary line C1 extending in the axial direction P of the crankshaft 15 through the center X2 of the sub chamber 6, the first region 40 becomes. , Located on the fuel injection valve 12 side of the first boundary line C1. That is, the first region 40 is adjacent to the first space V1 located on the fuel injection valve 12 side when the main chamber 4 is divided into two by the first boundary line C1.
  • the first region 40 is adjacent to the second space V2, which is the injection range of a part of the fuel spray 12a injected from the fuel injection valve 12 that directly hits the partition wall 61 of the sub chamber 6. More specifically, in the cross-sectional view shown in FIG. 2, the second space V2 has the outer circumference 61b of the partition wall 61 and the center X3 of the fuel injection valve 12 when the main chamber 4 is viewed from the piston 103 side in the cylinder axial direction Q. It is a portion surrounded by a pair of tangents S1 connecting the two and an outer circumference 61b of the partition wall 61. That is, the first region 40 is a section from the intersection O1 of the tangent line S1 and the outer circumference 61b to the intersection O2, and is adjacent to the second space V2.
  • the partition wall 61 has a plurality of second passages 9 at the bottom 61a.
  • the second passage 9 communicates the main chamber 4 and the sub chamber 6 and guides the air-fuel mixture of the main chamber 4 to the sub chamber 6.
  • the second passage 9 has a second injection port 9a for injecting the flame burned in the sub chamber 6 on the outer peripheral surface 61b of the partition wall 61.
  • the second injection port 9a is formed along the surface of the outer circumference 61b of the partition wall 61.
  • the second passage 9 has a second introduction port 9b for introducing the air-fuel mixture into the sub chamber 6 on the surface of the inner circumference 61c of the partition wall 61.
  • the second introduction port 9b is formed along the surface of the inner circumference 61c of the partition wall 61.
  • each of the second passages 9 has a cylindrical shape, and the inner diameter D2 of the second passage 9 is constant.
  • the inner diameter of the second passage 9 may be expanded toward the outer circumference 61b of the partition wall 61.
  • the inner diameter D2 indicates the narrowest inner diameter of the second passage 9.
  • the second passage 9 is provided in the second area 42 opposite to the first area 40.
  • the second region 42 is a region facing the inner wall surface 101c of the cylinder 101a on the opposite side of the fuel injection valve 12 with the first boundary line C1 in between. That is, when the main chamber 4 is divided into two by the first boundary line C1, the second region 42 is adjacent to the third space V3 opposite to the first space V1 on the fuel injection valve 12 side.
  • the minimum cross section A of the first passage 8 is larger than the minimum cross section B of the second passage 9.
  • the minimum cross section indicates the total value of the cross sections of the narrowest inner diameter of each passage.
  • the minimum cross section A of the first passage 8 is the cross section based on the narrowest inner diameter D1 of the first passage 8 multiplied by 3, which is the number of passages. Value.
  • the minimum cross section B of the second passage 9 is the number of passages in the cross section based on the narrowest inner diameter D2 of the second passage 9. Is the product of.
  • the spark plug 10 has a center electrode 10c arranged at a position overlapping the center X2 of the sub chamber 6.
  • the spark plug 10 is burned by igniting the air-fuel mixture in the sub chamber 6.
  • the fuel injection valve 12 faces the main chamber 4. Further, the fuel injection valve 12 is provided outside the sub chamber 6. In the present embodiment, the fuel injection valve 12 injects fuel directly into the main chamber 4. That is, the sub-chamber internal combustion engine 1 is a direct injection type internal combustion engine. The fuel injection valve 12 controls the injection amount and the injection timing. Further, the fuel injection valve 12 is connected to a fuel injection pump (not shown) and a fuel tank. In the present embodiment, the air-fuel ratio of the sub-chamber internal combustion engine 1 is set to a value leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. That is, the sub-chamber internal combustion engine 1 is operated by lean burn. This improves fuel efficiency.
  • the fuel injection valve 12 is provided on the intake port 105 side of the cylinder head 102. Further, the fuel injection valve 12 has a first spray angle ⁇ and a crankshaft 15 with respect to the cylinder axial direction Q of the piston 103 from a fuel injection port (not shown) provided around the center X3 of the fuel injection valve 12. The fuel spray 12a is injected at the second spray angle ⁇ with respect to the axial direction P. The position of the fuel injection valve 12 and the injection angle are appropriately changed according to the shape of the main chamber 4.
  • the intake valve 104a and the intake valve 104b are opened, the piston 103 is lowered, and the intake air is introduced into the main chamber 4 and the sub chamber 6.
  • the intake air is pressurized by a supercharger (not shown).
  • the pressure in the main chamber 4 and the sub chamber 6 rises in accordance with the pressure of the intake air.
  • the fuel injection valve 12 mainly performs the first injection for supplying fuel to the main chamber 4.
  • the fuel injected by the first injection mixes with the intake air in the main chamber 4 to form an air-fuel mixture.
  • the air-fuel mixture is supplied to the entire main chamber 4 as the piston 103 is lowered.
  • the intake valve 104a and the intake valve 104b are closed and the piston 103 is raised, so that the air-fuel mixture in the main chamber 4 is compressed.
  • the pressure in the main chamber 4 rises.
  • the air-fuel mixture introduced into the sub-chamber 6 from the first passage 8 and the second passage 9 is squeezed in the first passage 8 and the second passage 9, and a pressure loss occurs.
  • the pressure in the sub chamber 6 rises with a delay with respect to the main chamber 4. That is, the pressure in the sub chamber 6 is lower than the pressure in the main chamber 4.
  • the fuel injection valve 12 When the pressure in the sub chamber 6 becomes lower than the pressure in the main chamber 4, the fuel injection valve 12 performs the second injection.
  • the second injection is performed to supply fuel to the sub-chamber 6 via the first passage 8 and the second passage 9.
  • a part of the fuel spray 12a injected from the fuel injection valve 12 is injected toward the partition wall 61.
  • a part of the fuel spray 12a is supplied to the sub chamber 6 via the first continuous passage 8 provided in the first region 40.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the first space V1 on the fuel injection valve 12 side of the first boundary line C1 is on the side opposite to the fuel injection valve 12 with the first boundary line C1 in between.
  • the air-fuel mixture injected from the fuel injection valve 12 and the air-fuel mixture of the second space V2 surrounded by the partition wall 61 of the sub chamber 6 is the first continuous passage 8. Because the fuel is directly supplied to, it becomes leaner than the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in other spaces.
  • the air-fuel mixture introduced into the sub chamber 6 is ignited by the spark plug 10 and burned.
  • the first passage 8 injects flame G1 and the second passage 9 injects flame G2.
  • the sub-chamber internal combustion engine 1 proceeds to the expansion stroke, and the piston 103 is pushed down in the cylinder axial direction Q.
  • the minimum cross section A of the first passage 8 is larger than the minimum cross section B of the second passage 9.
  • the amount of flame G1 injected by the first passage 8 is larger than the amount of flame G2 injected by the second passage 9. Therefore, more flames are ejected toward the first space V1 in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is lean than in the third space V3. As a result, the air-fuel mixture burns homogeneously in the first space V1 and the third space V3.
  • the first passage 8 is provided in the first area 40 adjacent to the second space V2. As a result, the first passage 8 injects more flame G1 into the second space V2 than in the third space V3. As a result, the air-fuel mixture burns homogeneously also in the second space V2 and the third space V3.
  • the minimum cross-sectional area A of the first passage 8 provided in the first region 40 facing the fuel injection valve 12 is the first region 40. It is larger than the minimum cross-sectional area B of the second passage 9 provided on the opposite side. This uniformly burns the air-fuel mixture in the first space V1, the second space V2, and the third space V3 of the main room 4.
  • FIG. 5 shows a cross section of the portion of the partition wall 261 where the first passage 208 and the second passage 209 are formed, as viewed from the piston 403 side, in a cross section perpendicular to the cylinder axial direction Q of the piston 403 of the main chamber 204. It is a figure.
  • the first continuous passage 208 is provided in the first region 240.
  • the first region 240 is a region of the partition wall 261 facing the fuel injection valve 12. More specifically, in the second embodiment, in the cross-sectional view in FIG. 5, when the partition wall 261 is divided into two by the second boundary line C2 extending in the axial direction P of the crankshaft 15 through the center X201 of the main chamber 204.
  • the first region 240 is located closer to the fuel injection valve 212 than the second boundary line C2. That is, as shown in FIG. 5, the first region 240 is adjacent to the first space V201 located on the fuel injection valve 12 side when the main chamber 204 is divided into two by the second boundary line C2.
  • the sub chamber 206 is provided offset from the intersection line (ridge line) of the two slopes of the main chamber 204 in the shape of a pent roof toward the exhaust port 109 side. Therefore, the second boundary line C2 is located closer to the fuel injection valve 12 than the first boundary line C1.
  • the first region 240 is the injection range of a part of the fuel spray 212a injected from the fuel injection valve 212 that directly hits the partition wall 261 of the sub chamber 206. Adjacent to space V202.
  • the second passage 209 is provided in the second area 242 opposite to the first area 240. More specifically, in the second embodiment, when the partition wall 261 is divided into two by the second boundary line C2, the second region 242 sandwiches the second boundary line C2 and the cylinder 101a on the opposite side to the fuel injection valve 12 It is a region facing the inner wall surface 101c of the above. That is, as shown in FIG. 5, the second region 242 is adjacent to the third space V203 opposite to the first space V201 on the fuel injection valve 212 side when the main chamber 204 is divided into two by the second boundary line C2. ..
  • the amount of flame injected into the first space V201 from the center X201 of the main chamber 204 toward the fuel injection valve 212 is the amount of flame injected into the third space V203. More than the amount of. Further, when the air-fuel mixture in the main chamber 204 ignites from the vicinity of the center X201, the air-fuel mixture in the main chamber 204 burns uniformly.
  • the sub-chamber internal combustion engine 1 is a direct injection type internal combustion engine, but the present disclosure is not limited to this.
  • the sub-chamber internal combustion engine 1 may include an intake port injector provided in the intake port 105 and a direct injection injector provided in the main chamber 4.
  • the sub-chamber internal combustion engine 1 has three first communication passages 8, but the present disclosure is not limited to this. Further, the sub-chamber internal combustion engine 1 has four second communication passages 9, but the present disclosure is not limited to this.
  • the number of the first passage 8 and the second passage 9 may be one or more.
  • the bottom 61a is hemispherical, but the present disclosure is not limited to this.
  • the shape of the bottom portion 61a may be various shapes such as a truncated cone shape and a conical shape.
  • the shape of the sub chamber is an example of a shape (hemispherical shape, cylindrical shape, etc.) having a circular cross section due to a plane perpendicular to the cylinder axis direction.
  • the cross section may be an ellipse or a regular polygon. From the viewpoint of flame propagation, a symmetrical shape is preferable, but the shape is not limited to this.
  • Geometric expressions such as "diameter direction", “diameter direction”, and "tangent line” in the present disclosure can be appropriately understood by those skilled in the art even when the cross section is other than circular. That is, even in an embodiment in which the cross section of the sub chamber is other than circular, those skilled in the art will be able to appropriately apply the features of the present disclosure so as to obtain the same effects as those of the present disclosure.
  • a spark-ignition internal combustion engine in which the air-fuel mixture is ignited by a spark plug provided in the sub chamber is taken as an example.
  • Gasoline is used as a fuel in the internal combustion engine of the present disclosure, but the fuel is not limited to this, and other fuels such as alcohol may be used.
  • the features of the present disclosure are not limited to the spark ignition internal combustion engine, and can be applied to a compression ignition internal combustion engine such as a diesel engine. In other words, it is not essential to provide a spark plug or other spark generating means in the sub-chamber, and it is the first normal in one combustion cycle of an internal combustion engine (in the case of a 4-stroke engine, a cycle consisting of intake, compression, combustion, and exhaust).
  • the internal combustion engine is designed so that combustion (pre-combustion) occurs in the sub-chamber. It is well known that even in a compression ignition internal combustion engine, pre-combustion can be generated in the sub-chamber by injecting fuel directly from the injector into the sub-chamber or by setting the compression ratio appropriately. Further, even in the case of a compression ignition internal combustion engine, the fuel is not particularly limited to light oil, and may be gasoline, alcohol, or the like.
  • the sub-chamber internal combustion engine (1) is A main chamber (4) defined by a cylinder (101a), a cylinder head (102), and a piston (103).
  • a sub-chamber (6) protruding from the cylinder head (102) toward the main chamber (4) and separated from the main chamber (4) by a partition wall (61).
  • a fuel injection valve (12) that injects fuel into the main chamber (4),
  • the first passage (8) and the second passage (9) that communicate the main room (4) and the sub room (6),
  • the partition wall (61) has a first region (40) facing the fuel injection valve (12) and a second region (42) opposite to the first region (40).
  • the first passage (8) is provided in the first region (40)
  • the second passage (9) is provided in the second region (42).
  • the minimum cross section of the first passage (8) is larger than the minimum cross section of the second passage (9).
  • a first boundary extending the partition wall (61) through the center of the sub chamber (6) in the axial direction of the crankshaft (15).
  • the first region (40) may be provided on the fuel injection valve (12) side of the first boundary line (C1).
  • a second boundary extending the partition wall (261) through the center of the main chamber (204) in the axial direction of the crankshaft (15).
  • the first region (240) may be provided on the fuel injection valve (212) side of the second boundary line (C2).
  • the first region (40) is a space that is an injection range of a part of the fuel spray injected from the fuel injection valve (12) that directly hits the partition wall (61) of the sub chamber (6). It may be adjacent to (V2).
  • the center of the sub chamber (6) faces the inner wall surface of the cylinder (101a) with respect to the center of the main chamber (4). It may be provided at an offset.

Landscapes

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Abstract

副室式内燃機関は、主室と、副室と、燃料噴射弁と、第１連通路と、第２連通路と、を備える。主室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンとで画定される。副室は、シリンダヘッドから主室に向かって突出し、隔壁によって主室と隔てられる。燃料噴射弁は、主室内に燃料を噴射する。第１連通路及び第２連通路は、主室と副室を連通する。第１連通路は、燃料噴射弁に対向する隔壁の第１領域に設けられ、第２連通路は、第１領域と反対側の第２領域に設けられており、第１連通路の最小断面積は、第２連通路の最小断面積よりも大きい。

Description

副室式内燃機関
　本開示は、副室式内燃機関に関する。
　従来から、主室およびその主室に連通路を介して連結された副室を備えた副室式内燃機関が提案されている（例えば、日本国特許第４５６１５２２号公報参照）。このような副室式内燃機関では、主室に噴射された燃料から混合気が形成される。形成された混合気は、圧縮時に連通路を介して副室内に供給され、副室内で点火プラグによって点火され、火炎を形成する。副室内で形成された火炎は、連通路を介して主室に噴射され、主室の混合気に着火する。このように、副室で形成された火炎を主室に噴射することは、主室の燃焼速度を高める。燃焼速度の向上は、より希薄な空燃比での運転を可能とし、燃費を向上させる。
　日本国特許第４５６１５２２号公報の副室式内燃機関では、第１の噴射口は、圧縮上死点近傍に位置するピストンのピストン冠面に衝突せずにシリンダ内壁面を指向する中心軸線を有する。また、第２の噴射口は、圧縮上死点近傍に位置するピストンのピストン冠面のキャビティーの底面外周部を指向する中心軸線を有する。
　一般に、主室に混合気が偏在すると不均質な燃焼が生じる可能性がある。日本国特許第４５６１５２２号公報の副室式内燃機関では、周方向に並んだ噴射口は同一形状を有する。このような構造では、燃料噴射弁に近い領域では噴射された燃料が拡散しにくくなるため、その領域に存在する混合気の空燃比が低くなりやすい。つまり、空燃比が理論空燃比より低いリーンな混合気が主室内の燃料噴射弁側の空間に偏在しやすい。そのため、その空間では不均質な燃焼が生じやすい。
　本開示の実施形態は、主室に混合気が偏在しても、主室の混合気を均質に燃焼させる副室式内燃機関に関する。
　本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関は、主室と、副室と、燃料噴射弁と、第１連通路と、第２連通路と、を備える。主室は、シリンダヘッドと、シリンダと、ピストンとで画定される。副室は、シリンダヘッドから主室に向かって突出し、隔壁によって主室と隔てられる。燃料噴射弁は、主室内に燃料を噴射する。第１連通路及び第２連通路は、主室と副室を連通する。隔壁は、燃料噴射弁に対向する第１領域と、第１領域とは反対側の第２領域とを有し、第１連通路は第１領域に設けられ、第２連通路は第２領域に設けられている。第１連通路の最小断面積は、第２連通路の最小断面積よりも大きい。
　燃料噴射弁に対向する第１領域に設けられた第１連通路の最小断面積を第１領域と反対側の第２領域に設けられた第２連通路の最小断面積よりも大きくすることは、第１連通路が噴射する火炎の量を、第２連通路が噴射する火炎の量よりも増やす。すなわち、燃料噴射弁側の空間に噴射される火炎の量が他の空間に噴射される火炎の量よりも多くなる。このため、主室の燃料噴射弁側の空間の混合気が着火しやすい。この結果、空燃比がリーンとなる混合気が主室の燃料噴射弁側の空間に偏在した場合であっても、主室の混合気が均質に燃焼する。
　副室式内燃機関は、ピストンによって回転されるクランクシャフトをさらに備えてもよい。副室式内燃機関は、ピストン側からみた主室の断面視において、副室の中心を通りクランクシャフトの軸方向に延びる第１境界線で隔壁を二分した場合に、第１領域は、第１境界線よりも燃料噴射弁側に設けられてもよい。
　この構成によれば、副室から燃料噴射弁までの間の空間に噴射される火炎の量が他の空間に噴射される火炎の量よりも多くなる。このため、副室から燃料噴射弁までの間の空間の混合気がリーンであっても、混合気が着火しやすい。
　副室式内燃機関は、ピストン側からみた主室の断面視において、主室の中心を通りクランクシャフトの軸方向に延びる第２境界線で隔壁を二分した場合に、第１領域は、第２境界線よりも燃料噴射弁側に設けられてもよい。
　この構成によれば、主室の中心から燃料噴射弁までの間の空間に噴射される火炎の量が他の空間に噴射される火炎の量よりも多くなる。このため、主室の混合気が主室の中心から着火しやすい。混合気が主室の中心から着火すると、主室の混合気がさらに均質に燃焼する。
　第１領域は、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧のうち隔壁に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である空間と隣接してもよい。
　燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧のうち隔壁に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である空間は、混合気の空燃比がリーンとなりやすい。この構成によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧のうち隔壁に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である空間に噴射される火炎の量が他の空間に噴射される火炎の量よりも多くなる。
　ピストン側からみた主室の断面視において、副室の中心は、主室の中心に対してシリンダの内壁面に向かってオフセットして設けられてもよい。
　この構成によれば、副室が主室の形状に合わせて最適な位置に設けられる。
本開示の第１実施形態による副室式内燃機関の概略構成を示す縦断面図。 図１の副室式内燃機関の連通路形成部を示す横断面図。 図１の副室式内燃機関の吸気行程および圧縮行程を示す模式図。 図１の副室式内燃機関の吸気行程および圧縮行程を示す模式図。 図１の副室式内燃機関の吸気行程および圧縮行程を示す模式図。 図１の副室式内燃機関の点火後の火炎の状態を示す模式面図。 本開示の第２実施形態による副室式内燃機関の連通路形成部を示す横断面図。
　＜第１実施形態＞
　以下、本開示の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、シリンダ軸方向Ｑとは、シリンダに沿ってピストンの摺動する方向を示す。また、上下方向と記す場合には、シリンダ軸方向Ｑを示し、シリンダヘッド側を「上」、ピストン側を「下」とする。左右方向Ｒとは、シリンダ軸方向Ｑに直交し、吸気ポート及び排気ポートが配置される方向を示す。
　図１に示すように、副室式内燃機関１は、主室４と、副室６と、主室４と副室６を連通する複数の第１連通路８と、主室４と副室６を連通する複数の第２連通路９と、点火プラグ１０と、主室４に設けられる燃料噴射弁１２と、クランクシャフト１５と、を備える。本実施形態では、副室式内燃機関１は、主室４および副室６を有する気筒Ｎが、直列に複数配列された直列型内燃機関である。すなわち、主室４、副室６、複数の第１連通路８、複数の第２連通路９、点火プラグ１０、および、燃料噴射弁１２は、各気筒Ｎに備えられる。しかし、気筒Ｎの配列についてはこれに限定されず、Ｖ型であっても水平対向型であってもよい。
　主室４は、シリンダブロック１０１のシリンダ１０１ａ、シリンダヘッド１０２、およびピストン１０３で画定された空間である。本実施形態では、主室４はペントルーフ形状を有し、シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０５側、および、排気ポート１０９側に向けて延びる２つの斜面を、シリンダ１０１ａの内壁面１０１ｃによって形成された中心Ｘ１の円筒形状の端部に有する。主室４は、吸気カム（図示せず）によって駆動される２つの吸気バルブ１０４ａおよび吸気バルブ１０４ｂを介して吸気ポート１０５に接続している。吸気ポート１０５は、図示しない吸気通路、スロットルバルブ、および、エアクリーナに接続している。また、主室４は、排気カム（図示せず）によって駆動される２つの排気バルブ１０９ａおよび排気バルブ１０９ｂを介して、排気ポート１１０、排気通路（図示せず）、および、排気浄化触媒（図示せず）に接続している。
　クランクシャフト１５は、気筒Ｎの配列方向に延びている。本実施形態では、副室式内燃機関１は、気筒Ｎが直列に配置される直列型内燃機関である。すなわち、クランクシャフト１５の軸方向Ｐは、シリンダ軸方向Ｑに直交し、気筒Ｎが配置される方向を示し、縦置きエンジンの場合は車両の前後方向と一致する。しかし、気筒Ｎが各バンクに交互に配列されるＶ型内燃機関や水平対向型内燃機関であっても、クランクシャフト１５が延びる方向がクランクシャフト１５の軸方向Ｐとなる。クランクシャフト１５は、主室４の燃料圧を受けたピストン１０３がシリンダ１０１ａに沿ってシリンダ軸方向Ｑに摺動することによって回転され、ピストン１０３の往復運動を回転運動に変換する。
　副室６は、ペントルーフ形状の主室４の頂上部に設けられており、主室４と隣接している。副室６は、隔壁６１で画定された空間である。副室６は、シリンダヘッド１０２から主室４に向かって突出し、隔壁６１を介して主室４と隔てられる。本実施形態では、副室６は、ペントルーフ形状の主室４の２つの斜面の交線（稜線）から、排気ポート１１０側へオフセットしている。しかし、副室６は、吸気ポート１０５側へオフセットしてもよいし、クランクシャフト１５の軸方向Ｐのいずれか一方にオフセットしてもよい。いずれにせよ、副室６は、主室４の形状に合わせて設けられる。
　図２は、第１連通路８および第２連通路９の形成部における主室４のピストン１０３のシリンダ軸方向Ｑと垂直な断面を、ピストン１０３側からみた横断面図である。図１および図２に示すように、隔壁６１は、中心Ｘ２を中心とした円形断面を有し、半球状の底部６１ａを有する。副室６の容積は、主室４の容積よりも小さく、点火プラグ１０で点火された混合気の火炎が副室６内に素早く伝播する。
　隔壁６１は、複数の第１連通路８を底部６１ａに有する。第１連通路８は、主室４と副室６とを連通し、主室４の混合気を副室６に導く。図２示すように、第１連通路８は、副室６で燃焼した火炎を噴射する第１噴射口８ａを、隔壁６１の外周６１ｂの面に有する。また、第１連通路８は、混合気を副室６に導入する第１導入口８ｂを、隔壁６１の内周６１ｃの面に有する。
　本実施形態では、第１連通路８は、例えば、３つ設けられ、それぞれの第１連通路８は、円筒形状であり、第１連通路８の内径Ｄ１は一定である。しかし、第１連通路８の内径は、隔壁６１の外周６１ｂに向かって拡大してもよい。この場合、内径Ｄ１は第１連通路８の最も狭い内径を示す。
　第１連通路８は、図２において二点鎖線で囲まれる第１領域４０に設けられる。第１領域４０は、隔壁６１のうち、燃料噴射弁１２に対向する領域である。より具体的には、図２に示す断面視において、副室６の中心Ｘ２を通りクランクシャフト１５の軸方向Ｐに延びる第１境界線Ｃ１で隔壁６１を二分した場合に、第１領域４０は、第１境界線Ｃ１よりも燃料噴射弁１２側に位置する。すなわち、第１領域４０は、主室４を第１境界線Ｃ１で二分した場合に、燃料噴射弁１２側に位置する第１空間Ｖ１と隣接する。
　また、第１領域４０は、燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴霧１２ａのうち副室６の隔壁６１に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である第２空間Ｖ２と隣接する。より具体的には、第２空間Ｖ２は、図２に示す断面視において、主室４をピストン１０３側からシリンダ軸方向Ｑにみた場合に、隔壁６１の外周６１ｂと燃料噴射弁１２の中心Ｘ３を結ぶ一対の接線Ｓ１と、隔壁６１の外周６１ｂによって囲まれた部分である。すなわち、第１領域４０は、接線Ｓ１と外周６１ｂの交点Ｏ１から交点Ｏ２の区間で、第２空間Ｖ２と隣接する。
　隔壁６１は、複数の第２連通路９を底部６１ａに有する。第２連通路９は、主室４と副室６とを連通し、主室４の混合気を副室６に導く。第２連通路９は、副室６で燃焼した火炎を噴射する第２噴射口９ａを、隔壁６１の外周６１ｂの面に有する。第２噴射口９ａは、隔壁６１の外周６１ｂの面に沿って形成される。また、第２連通路９は、混合気を副室６に導入する第２導入口９ｂを、隔壁６１の内周６１ｃの面に有する。第２導入口９ｂは、隔壁６１の内周６１ｃの面に沿って形成される。
　本実施形態では、第２連通路９は、例えば、４つ設けられ、それぞれの第２連通路９は円筒形状であり、第２連通路９の内径Ｄ２は一定である。しかし、第２連通路９の内径は、隔壁６１の外周６１ｂに向かって拡大してもよい。この場合、内径Ｄ２は第２連通路９の最も狭い内径を示す。
　第２連通路９は、第１領域４０と反対側の第２領域４２に設けられる。隔壁６１を第１境界線Ｃ１で二分した場合に、第２領域４２は、第１境界線Ｃ１を挟んで燃料噴射弁１２と反対側のシリンダ１０１ａの内壁面１０１ｃに対向した領域である。すなわち、第２領域４２は、主室４を第１境界線Ｃ１で二分した場合に、燃料噴射弁１２側の第１空間Ｖ１と反対の第３空間Ｖ３と隣接する。
　第１連通路８の最小断面積Ａは、第２連通路９の最小断面積Ｂよりも大きい。ここで最小断面積は、各連通路の最も狭い内径の断面積の合計値を示す。例えば、第１連通路８が３つの場合、第１連通路８の最小断面積Ａは、第１連通路８の最も狭い内径Ｄ１に基づいた断面積に連通路の数である３を掛け合わせた値となる。同様に、例えば、第２連通路９が４つの場合、第２連通路９の最小断面積Ｂは、第２連通路９の最も狭い内径Ｄ２に基づいた断面積に連通路の数である４を掛け合わせた値となる。
　図１および図２示すように、点火プラグ１０は、副室６の中心Ｘ２に重なる位置に中心電極１０ｃが配置される。点火プラグ１０は、副室６の混合気に点火することで燃焼させる。
　燃料噴射弁１２は、主室４に面する。また、燃料噴射弁１２は、副室６の外に設けられる。本実施形態では、燃料噴射弁１２は、主室４に直接燃料を噴射する。すなわち、副室式内燃機関１は、直噴型の内燃機関である。燃料噴射弁１２は、噴射量と噴射時期を制御する。また、燃料噴射弁１２は、図示しない燃料噴射ポンプ、および、燃料タンクに接続している。本実施形態では、副室式内燃機関１の空燃比は、理論空燃比よりもリーンな値に設定される。すなわち、副室式内燃機関１は、希薄燃焼で運転される。これによって、燃費性能が向上する。
　図１および図２に示すように、本実施形態では、燃料噴射弁１２は、シリンダヘッド１０２の吸気ポート１０５側に設けられる。また、燃料噴射弁１２は、燃料噴射弁１２の中心Ｘ３の周囲に設けられた燃料噴射口（図示せず）からピストン１０３のシリンダ軸方向Ｑに対して第１噴霧角α、クランクシャフト１５の軸方向Ｐに対して第２噴霧角βで燃料噴霧１２ａを噴射する。燃料噴射弁１２の位置、および、噴射角は主室４の形状にあわせて適宜変更される。
　次に図３Ａから図３Ｃおよび図４を用いて、副室式内燃機関１の圧縮行程における混合気の状態と、点火後の火炎の状態を説明する。
　図３Ａに示すように、吸気行程では、吸気バルブ１０４ａおよび吸気バルブ１０４ｂが開弁するとともに、ピストン１０３が下降し、吸気が主室４および副室６に導入される。本実施形態では、吸気は、図示しない過給機によって加圧される。主室４および副室６の圧力は、吸気の圧力に合わせて上昇する。吸気行程では、燃料噴射弁１２は、主として主室４に燃料を供給するための第１噴射を行う。第１噴射によって噴射された燃料は、主室４内で吸気と混じり混合気を形成する。混合気は、ピストン１０３が下がるとともに主室４全体に供給される。
　図３Ｂに示すように、圧縮行程では、吸気バルブ１０４ａおよび吸気バルブ１０４ｂが閉弁するとともにピストン１０３が上昇し、主室４の混合気が圧縮される。このとき、主室４の圧力は上昇する。また、第１連通路８および第２連通路９から副室６に導入される混合気は、第１連通路８および第２連通路９で絞られて、圧力損失が生じる。これにより、副室６の圧力は、主室４に対して遅れて上昇する。すなわち、副室６の圧力は、主室４の圧力よりも低くなる。
　副室６の圧力が主室４の圧力よりも低くなった際に、燃料噴射弁１２は、第２噴射を行う。第２噴射は、第１連通路８、および、第２連通路９を介して副室６に燃料を供給するために行われる。このとき、燃料噴射弁１２から噴射された燃料噴霧１２ａの一部は、隔壁６１に向けて噴射される。これによって、燃料噴霧１２ａの一部は、第１領域４０に設けられた第１連通路８を介して副室６に供給される。図３Ｃに示すように、この結果、第１境界線Ｃ１よりも燃料噴射弁１２側の第１空間Ｖ１の混合気の空燃比は、第１境界線Ｃ１を挟んで燃料噴射弁１２と反対側の第３空間Ｖ３（第３空間Ｖ３のドットで示す混合気）よりもリーンとなる。特に、燃料噴射弁１２から噴射される燃料噴霧１２ａと副室６の隔壁６１に囲まれた第２空間Ｖ２の混合気（第２空間Ｖ２のドットで示す混合気）は、第１連通路８に燃料が直接供給されるため、他の空間の混合気の空燃比よりもリーンになる。
　ピストン１０３が上昇し、さらに圧縮が進むと、副室６に導入された混合気は、点火プラグ１０によって点火されて燃焼する。図４に示すように、副室６の混合気が燃焼すると、第１連通路８は火炎Ｇ１を噴射し、第２連通路９は火炎Ｇ２を噴射する。火炎Ｇ１および火炎Ｇ２によって主室４の混合気が着火されて燃焼すると、副室式内燃機関１は膨張行程に進み、ピストン１０３がシリンダ軸方向Ｑに押し下げられる。本実施形態では、第１連通路８の最小断面積Ａは、第２連通路９の最小断面積Ｂよりも大きい。これによって、第１連通路８が噴射する火炎Ｇ１の量は、第２連通路９が噴射する火炎Ｇ２の量よりも多い。このため、第３空間Ｖ３よりも、混合気の空燃比がリーンとなる第１空間Ｖ１に向けてより多くの火炎が噴射される。この結果、第１空間Ｖ１と第３空間Ｖ３において、混合気が均質に燃焼する。
　また、第１連通路８は、第２空間Ｖ２に隣接する第１領域４０に設けられる。これによって、第１連通路８は、第２空間Ｖ２に対して第３空間Ｖ３よりも多い火炎Ｇ１を噴射する。この結果、第２空間Ｖ２と第３空間Ｖ３においても、混合気が均質に燃焼する。
　排気行程では、排気バルブ１０９ａおよび排気バルブ１０９ｂが開弁するとともに、ピストン１０３が下死点から上昇し、シリンダ内の燃焼ガス（排気）が排気ポート１１０に排出される。そして、ピストン１０３が上死点に達すると、再び吸気行程が始まる。このようにピストン１０３が２往復すると４つの行程が完了する。
　以上説明した通り、第１実施形態の副室式内燃機関１では、燃料噴射弁１２に対向する第１領域４０に設けられた第１連通路８の最小断面積Ａが、第１領域４０と反対側に設けられた第２連通路９の最小断面積Ｂよりも大きい。これが、主室４の第１空間Ｖ１と、第２空間Ｖ２と、第３空間Ｖ３において、混合気を均質に燃焼させる。
　＜第２実施形態＞
　次に、図５を用いて第２実施形態の副室式内燃機関２０１について、説明する。なお、本実施形態では第１実施形態と異なる点のみ説明する。
　図５は、隔壁２６１において第１連通路２０８および第２連通路２０９が形成されている部分の、主室２０４のピストン４０３のシリンダ軸方向Ｑと垂直な断面を、ピストン４０３側からみた横断面図である。
　図５に示すように、第１連通路２０８は、第１領域２４０に設けられる。第１領域２４０は、隔壁２６１のうち、燃料噴射弁１２に対向する領域である。より具体的には、第２実施形態では、図５における断面視において、主室２０４の中心Ｘ２０１を通りクランクシャフト１５の軸方向Ｐに延びる第２境界線Ｃ２で隔壁２６１を二分した場合に、第１領域２４０は、第２境界線Ｃ２よりも燃料噴射弁２１２側に位置する。すなわち、図５に示すように、第１領域２４０は、主室２０４を第２境界線Ｃ２で二分した場合に、燃料噴射弁１２側に位置する第１空間Ｖ２０１と隣接する。なお、本実施形態では、副室２０６は、主室２０４のペントルーフ形状の２つの斜面の交線（稜線）から、排気ポート１０９側へオフセットして設けられる。このため、第２境界線Ｃ２は、第１境界線Ｃ１よりも燃料噴射弁１２に近い位置にある。
　また、第１実施形態と同様に、第１領域２４０は、燃料噴射弁２１２から噴射される燃料噴霧２１２ａのうち副室２０６の隔壁２６１に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である第２空間Ｖ２０２と隣接する。
　第２連通路２０９は、第１領域２４０と反対側の第２領域２４２に設けられる。より具体的には、第２実施形態では、隔壁２６１を第２境界線Ｃ２で二分した場合に、第２領域２４２は、第２境界線Ｃ２を挟んで燃料噴射弁１２と反対側のシリンダ１０１ａの内壁面１０１ｃに対向した領域である。すなわち、図５に示すように、第２領域２４２は、主室２０４を第２境界線Ｃ２で二分した場合に、燃料噴射弁２１２側の第１空間Ｖ２０１と反対の第３空間Ｖ２０３と隣接する。
　このように構成された副室式内燃機関２０１では、主室２０４の中心Ｘ２０１から燃料噴射弁２１２に向けた第１空間Ｖ２０１に噴射される火炎の量が、第３空間Ｖ２０３に噴射される火炎の量よりも多い。また、主室２０４の混合気が中心Ｘ２０１付近から着火すると、主室２０４の混合気が均質に燃焼する。
　＜他の実施形態＞
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
　上記実施形態では、副室式内燃機関１は、直噴型の内燃機関であるが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、副室式内燃機関１は、吸気ポート１０５に設けられる吸気ポートインジェクタと、主室４内に設けられる直噴インジェクタを備えてもよい。
　上記実施形態では、副室式内燃機関１は、３つの第１連通路８を有するが、本開示はこれに限定されない。また、副室式内燃機関１は、４つの第２連通路９を有するが、本開示はこれに限定されない。第１連通路８および第２連通路９は、１つ以上であればよい。
　上記実施形態では、底部６１ａが半球状であるが、本開示はこれに限定されない。底部６１ａの形状は円錐台形状、円錐状など種々形状がであってもよい。
　上記実施形態では、副室の形状はシリンダ軸方向に垂直な面による断面が円形となる形状（半球や円筒形状など）を例にしている。しかしながら、副室の形状はこれに限られない。断面が楕円や正多角形となる形状であってもよい。火炎伝播の観点からは、対称性のある形状が好ましいが、これに限られない。なお、本開示における「直径方向」「径方向」「接線」などの幾何学的表現は、断面が円形以外の場合であっても、当業者であれば適宜理解することができるであろう。つまり、副室の断面が円形以外になる実施態様であっても、当業者であれば本開示と同様の効果が奏されるように本開示の特徴を適宜適用できるであろう。
　上記実施形態では、副室に設けられた点火プラグで混合気が点火される火花点火内燃機関を例にしている。本開示の内燃機関では燃料としてガソリンが使用されるが、当然これに限定されず、アルコールなどの他の燃料であってもよい。また、本開示の特徴は、火花点火内燃機関に限られず、ディーゼルエンジンなどの圧縮着火内燃機関にも適用可能である。つまり、副室内に点火プラグ等の火花発生手段を設けることは必須ではなく、内燃機関の１燃焼サイクル（４ストロークエンジンであれば吸入、圧縮、燃焼、排気からなるサイクル）の中で最初の正常燃焼（予備燃焼）が副室内で生じるように設計された内燃機関であれば同様の作用効果が期待される。なお、圧縮着火内燃機関であっても、インジェクタから副室内に燃料を直接噴射させることや圧縮比を適宜設定することで、副室内で予備燃焼を発生させられることは従来周知である。また、圧縮着火内燃機関であっても、燃料は特に軽油に限定されず、ガソリンやアルコール等であってもよい。
　本開示の実施形態によれば、副室式内燃機関（１）は、
　シリンダ（１０１ａ）と、シリンダヘッド（１０２）と、ピストン（１０３）と、で画定される主室（４）と、
　前記シリンダヘッド（１０２）から前記主室（４）に向かって突出し、隔壁（６１）によって前記主室（４）と隔てられる副室（６）と、
　前記主室（４）内に燃料を噴射する燃料噴射弁（１２）と、
　前記主室（４）と前記副室（６）を連通する第１連通路（８）及び第２連通路（９）と、
　を備え、
　前記隔壁（６１）は、前記燃料噴射弁（１２）に対向する第１領域（４０）と、前記第１領域（４０）とは反対側の第２領域（４２）とを有し、
　前記第１連通路（８）は前記第１領域（４０）に設けられ、前記第２連通路（９）は前記第２領域（４２）に設けられており、
　前記第１連通路（８）の最小断面積は、前記第２連通路（９）の最小断面積よりも大きい。
　前記ピストン（１０３）側からみた前記主室（４）の断面視において、前記隔壁（６１）を、前記副室（６）の中心を通り前記クランクシャフト（１５）の軸方向に延びる第１境界線（Ｃ１）で二分した場合に、前記第１領域（４０）は、前記第１境界線（Ｃ１）よりも前記燃料噴射弁（１２）側に設けられてもよい。
　前記ピストン（１０３）側からみた前記主室（４）の断面視において、前記隔壁（２６１）を、前記主室（２０４）の中心を通り前記クランクシャフト（１５）の軸方向に延びる第２境界線（Ｃ２）によって二分した場合に、前記第１領域（２４０）は、前記第２境界線（Ｃ２）よりも前記燃料噴射弁（２１２）側に設けられてもよい。
　前記第１領域（４０）は、前記燃料噴射弁（１２）から噴射される燃料噴霧のうち前記副室（６）の前記隔壁（６１）に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である空間（Ｖ２）と隣接してもよい。
　前記ピストン（１０３）側からみた前記主室（４）の断面視において、前記副室（６）の中心は、前記主室（４）の中心に対して前記シリンダ（１０１ａ）の内壁面に向かってオフセットして設けられてもよい。
　本出願は、２０１９年３月２７日出願の日本特許出願特願２０１９－０６１１３５に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１　２０１：副室式内燃機関
４　２０４：主室
６　２０６：副室
８　２０８：第１連通路
９　２０９：第２連通路
１２　２１２：燃料噴射弁
１５：クランクシャフト
６１　２６１：隔壁
４０　２４０：第１領域
４２　２４２：第２領域
１０１ａ：シリンダ
１０２：シリンダヘッド
１０３：ピストン
Ｃ１：第１境界線
Ｃ２：第２境界線
Ｖ３　Ｖ２０３：第３空間
Ａ：第１連通路の最小断面積
Ｂ：第２連通路の最小断面積
Ｘ１　Ｘ２０１：主室の中心
Ｘ２　Ｘ２０２：副室の中心
Ｐ：クランクシャフトの軸方向

Claims (5)

  1. 　シリンダと、シリンダヘッドと、ピストンと、で画定される主室と、
    　前記シリンダヘッドから前記主室に向かって突出し、隔壁によって前記主室と隔てられる副室と、
    　前記主室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    　前記主室と前記副室を連通する第１連通路及び第２連通路と、
    　を備え、
    　前記隔壁は、前記燃料噴射弁に対向する第１領域と、前記第１領域とは反対側の第２領域とを有し、
    　前記第１連通路は前記第１領域に設けられ、前記第２連通路は前記第２領域に設けられており、
    　前記第１連通路の最小断面積は、前記第２連通路の最小断面積よりも大きい、
    副室式内燃機関。
  2. 　前記ピストンによって回転されるクランクシャフトをさらに備え、
    　前記ピストン側からみた前記主室の断面視において、
    　前記隔壁を、前記副室の中心を通り前記クランクシャフトの軸方向に延びる第１境界線で二分した場合に、前記第１領域は、前記第１境界線よりも前記燃料噴射弁側に設けられる、請求項１に記載の副室式内燃機関。
  3. 　前記ピストンによって回転されるクランクシャフトをさらに備え、
    　前記ピストン側からみた前記主室の断面視において、
    　前記隔壁を、前記主室の中心を通り前記クランクシャフトの軸方向に延びる第２境界線によって二分した場合に、前記第１領域は、前記第２境界線よりも前記燃料噴射弁側に設けられる、請求項１に記載の副室式内燃機関。
  4. 　前記第１領域は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧のうち前記隔壁に直接当たる一部の燃料噴霧の噴射範囲である空間と隣接する、請求項１から３のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
  5. 　前記ピストン側からみた前記主室の断面視において、
    　前記副室の中心は、前記主室の中心に対して前記シリンダの内壁面に向かってオフセットして設けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の副室式内燃機関。
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